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专利号: 2019100126479
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 土层或岩石的钻进;采矿
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能监测瓦斯抽采管路运行状况的方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤一:将甲烷传感器(8)、流量传感器(5)、超声波距离传感器(7)、位移传感器(11)安装在球形装置(6)内,将球形装置(6)设置在瓦斯抽采管道(1)内并依靠抽采负压的作用在瓦斯抽采管道(1)内部运动;

步骤二:球形装置(6)在瓦斯抽采管道(1)内运动的同时,通过甲烷传感器(8)、流量传感器(5)、超声波距离传感器(7)、位移传感器(11)实时监测瓦斯抽采管道(1)内部的甲烷浓度C、管道内的流量Q、球形装置(6)与瓦斯抽采管道(1)内壁的距离d以及球形装置(6)的轴向移动位移X;

步骤三:将步骤二中监测到的数据通过无线实时传输到地面信息处理终端(3),并通过地面信息处理终端(3)对数据处理分析,从而监测到瓦斯抽采管道(1)是否发生堵塞或泄露。

2.根据权利要求1所述的一种智能监测瓦斯抽采管路运行状况的方法,其特征在于,所述步骤三中对瓦斯抽采管路(1)是否发生堵塞的判断方法如下:步骤一:实时监测球形装置(6)与瓦斯抽采管道(1)内壁的距离d,其数值应该满足公式(1)d=h-d1   (1)

式中:d为球形装置与瓦斯抽采管道内壁的距离;

h为瓦斯抽采管道的管径;

d1为球形装置的直径;

如果瓦斯抽采管道处于正常运行状况,没有发生堵塞则球形装置(6)与瓦斯抽采管道(1)内壁的距离d应该为一个常数,如果瓦斯抽采管道(1)发生堵塞则球形装置(6)与瓦斯抽采管道(1)内壁的距离d会发生改变;

步骤二:当球形装置(6)监测到球形装置(6)与瓦斯抽采管道(1)内壁的距离d发生改变的同时记录此时球形装置(6)的轴向移动位移X1,当球形装置(6)与瓦斯抽采管道(1)内壁的距离d恢复到正常值时记录此时球形装置(6)的轴向移动位移X2,则积水积渣(4)所造成的瓦斯抽采管道(1)堵塞长度为X2-X1;

步骤三:将球形装置(6)在堵塞位置监测到的球形装置(6)与瓦斯抽采管道(1)内壁的距离d与瓦斯抽采管道(1)堵塞的长度X2-X1进行拟合得到球形装置(6)与瓦斯抽采管道(1)内壁的距离d和积水积渣(4)所造成的瓦斯抽采管道(1)堵塞的长度X2-X1的函数关系d(x),则积水积渣(4)所造成的堵塞体积V1满足公式(2)式中:V1为积水积渣的堵塞体积;

h为瓦斯抽采管道的管径;

d1为球形装置的直径;

X2-X1为堵塞长度;

d为球形装置与瓦斯抽采管道内壁的距离;

如果瓦斯抽采管道(1)不堵塞,则此段瓦斯抽采管道(1)的体积满足公式(3)步骤四:根据V1和V2的比值,确定瓦斯抽采管道(1)的堵塞程度。

3.根据权利要求2所述的一种智能监测瓦斯抽采管路运行状况的方法,其特征在于,将步骤四中的所述瓦斯抽采管道(1)的堵塞程度划分为轻微堵塞A3、一般堵塞A2、严重堵塞A1三个等级,等级划分依据公式(4)。

4.根据权利要求1所述的一种智能监测瓦斯抽采管路运行状况的方法,其特征在于,所述步骤三中对瓦斯抽采管道(1)是否发生泄露的判断方法如下:步骤一:通过对瓦斯抽采管道(1)与放水器(9)接口处前后1m的甲烷浓度C以及管道内流量Q的分析处理确定抽采钻孔(10)是否发生泄露;每隔0.1m取一个甲烷浓度Ci和管道流量Qj,接口处前1m甲烷平均浓度和管道平均流量分别为 接口处后1m甲烷平均浓度和管道平均流量分别为 如果发生

泄露则 其中 α=ηβ;

步骤二:将步骤一中的泄露程度划分为轻微泄露B3、一般泄露B2、严重泄露B1三个等级,泄露等级划分依据公式为(5),对于瓦斯抽采管道(1)其他位置的泄露监测通过甲烷传感器(8)实时监测到的甲烷浓度来判定;若瓦斯抽采管道(1)没有发生泄露,则瓦斯抽采管道(1)中的甲烷浓度C不变,即C1=C2=…=Cn,若发生管道泄露则外部空气漏入管道内导致甲烷浓度被稀释,浓度变小,泄露等级划分依据公式(6)。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种智能监测瓦斯抽采管路运行状况的方法,其特征在于,在球形装置(6)的内部设置本安电源,该本安电源分别为甲烷传感器(8)、流量传感器(5)、超声波距离传感器(7)、位移传感器(11)供电。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种智能监测瓦斯抽采管路运行状况的方法,其特征在于,所述球形装置(6)为防爆设计。

7.根据权利要求1至4任一项所述的一种智能监测瓦斯抽采管路运行状况的方法,其特征在于,所述瓦斯抽采管道(1)可以为铁管、PE管、PVC管、玻璃纤维管。